中国北斗

2022-05-05 20:50龚盛辉
时代报告 2022年3期
关键词:孙家北斗卫星

太空茫茫,无边无际,似乎为人类留下了辽阔宏大的活动空间。而事实上,这片深邃的太空,留给人类活动的并不是一片信马由缰、肆意驰骋的无边草原,而是一条条狭路。

比如卫星通信频率。众所周知,任何卫星系统的信息感知、信息传输,都需要使用电磁频谱,而电波在空地间的传播过程中存在大气层损耗。不同频段传播损耗不同,其中在0.3GHz~10GHz频段间损耗最小,被称为“透明无线电窗口”;在30GHz附近频段损耗较小,通常被称为“半透明无线电窗口”,各类卫星主要应用这些频段。其他频段损耗较大,不宜使用。因此,卫星常用频段只占无线电频谱的一小部分。

比如卫星轨道,也不是无穷无尽的,有位于赤道上空、距地面高度35786公里的对地静止轨道,距地面几百到1000公里的低轨道,而中轨道导航卫星通常处于距地面2万公里左右的高度。无论是对地静止轨道位置还是其他轨道位置,资源都是有限的。

既然有限,既然是狭路,就必然拥挤,就会有占道、抢道。

太空资源的竞争随着人类开启航天大幕而开启,并随着经济和科技的发展愈演愈烈。一些国家和组织出于自身利益考虑,先占领轨道位置及频率而后发射卫星。地球静止轨道上C频段通信卫星已经饱和,Ku频段通信卫星也很拥挤,各国卫星定点位置之间出现“撞车”,需要协调的事时有发生。抢占卫星频率和轨道资源,已成为当今世界航天领域角逐的热点之一。

在这场太空资源竞争中,以美国、苏联为代表的航天强国凭借经济和技术优势,已把卫星频率和轨道优质资源先占先用。

北斗二号使用的频率,是可用于卫星导航的最后一段频率资源。中国北斗、欧盟伽利略都只能使用这一频率资源。这就好比一间仅容得下一个人居住的小房子,有两个人想住进去。到底谁进去好呢?最好是两个人都能住进去,但在有限的空间里容下两个人,确实是个很难解决的问题。

对于通信频率问题,根据国际电信联盟最高法则,谁家的卫星首先通过该段频率发回信号,谁就拥有优先使用权。

同时,国际电信联盟有关法则还规定,通信频率自注册申报之日起,必须在7年内开通使用,否则优先权自行消失。这意味着,中国必须在此期限内向太空发射北斗二号组网卫星,并成功接收卫星向地面发回的信号。

狭路相逢先者胜,北斗二号只能背水一战。

惊险开局:北斗二号首星发射

2007年4月3日,距离频率使用“七年之限”的最后期限——2007年4月17日,已经不到半个月时间了。

西昌卫星发射中心发射场区三号发射工位上,高高地竖起了一枚“长三甲”运载火箭,北斗二号首星发射进入最后测试阶段。跌宕起伏、险象环生的北斗二号组网之旅,徐徐拉开了大幕。

作为北斗二号组网的首星,它就像大家庭中的长子,肩上责任重大。它要为“弟弟妹妹”们探路,探测空间电磁环境,验证MEO轨道。而它最重要的使命,则是抢占卫星导航稀缺频率,为中国卫星导航事业闯出一条新路。

这次发射首次启用新建的三号发射工位,首次使用远控模式,首次发射MEO卫星,未知因素多,发射风险高、挑战大。针对任务特点难点,北斗工程“两总”组织参与发射的各系统工作人员,扎实做好远控设备安装调试、地面设备调试运行、发射场合练等准备工作;深入分析风险,找出风险因素62个,制定应对措施136条,严格把控每一个节点,确保发射全过程受控,顺利推进发射程序。

尽管这样,由于任务紧急、时间仓促,北斗二号首次发射依然险象环生。

星箭吊装完成后,突然发现卫星喷管不知什么时候被撞了个小缺口,大伙儿的心一下子悬了起来。

它会影响发射吗?如果有影响,需重新更换,推迟发射,那就有可能超过“七年之限”。

关键时刻,近80岁的大系统总师孙家栋,趴在地上慢慢爬到卫星底下,仔细查看受损部位,凭着数十年的航天经验做出判断:“不会影响发射,可以继续下边的流程。”大家虚惊一场。

哪知,离发射窗口只有3天了,“拦路虎”又冷不丁跳了出来:卫星上的应答机出现异常。

从坐镇指挥首星发射的“两总”领导到每一个现场测试人员,都一下子绷紧了神经。虽然深入测试分析发现隐患并不大,导致故障概率很低,只是不能排除影响信号传输的可能,但“两总”和中心领导意志坚定如铁:“所有隐患,无论大小,必须归零。”

北斗人爬上高高矗立的发射塔架,重新打开已经密封的星箭组合体,拆出应答机,紧急排查隐患原因。此后的3天,大伙儿不眠不休,神经绷得似搭上箭的弓弦,眼睛一眨不眨地盯着数据显示屏,捕捉着每一个细微的变化。困得不行了,用凉水洗把脸,醒醒脑;饿了,让食堂送个盒饭来,往嘴里扒拉饭菜时,眼睛还一动不动盯着显示屏,也不知自己吃了些啥。大家連续奋战三昼夜,终于找到隐患,把它连根拔除。这时,卫星发射已经进入半小时准备。

令人意想不到的是,离运载火箭点火只有2分钟时,即14日4时9分,测试人员又发现一个为火箭三级供气的连接器没有按规定脱落。此时,火箭发射已不可逆转,如果连接器不能在2分钟内脱落,火箭点火升空时必被其拉扯,给火箭、卫星乃至整个发射场造成灭顶之灾。

所有领导、专家和工作人员的心又一下子悬了起来。远控大厅100多名工作人员都屏住呼吸,静得仿佛能够听到自己的心跳,他们把目光投向发射站站长唐功建。

唐功建,曾十几次担任火箭发射01指挥员,次次圆满成功,被大家誉为“福将”。真不愧是久经沙场的“金手指”,只见他临危不乱,非常冷静地在1分钟内连续下达7道指令。相关岗位人员从容不迫,配合默契。连接器终于在大家焦急的目光里缓缓脱落了。

大厅里响起了雷鸣般的掌声、欢呼声:“唐功建,好样的!”“太棒了,唐功建!”

掌声刚刚落下,大厅里传来倒计时的声音:“10、9、8、7、6、5……”

2007年4月14日4时11分,随着指挥员一声“点火”命令,托举北斗二号首星的“长三甲”运载火箭,在轰轰的巨响中,孔雀开屏般绽放出美丽的尾焰,扶摇直上、飞向苍穹,渐渐融入黎明前漆黑的夜色……

尽管运载火箭顺利升空,但大家的心依然悬着、揪着。星箭会顺利分离吗?太阳能帆板能顺利打开吗?卫星信号能顺利传回吗?

全国十多家信号接收机研制单位被召集到西安卫星测控中心,在一个大操场上,各单位把带来的产品摆成一线,等待着在太空翱翔的北斗二号首星发回信号。

4月17日20时,十多台接收机相继收到太空传过来的信号,而且非常清晰。这一刻,离“七年期限”截止时间只有4小时。

它意味着中国赶上了建设卫星导航系统最后一班车,它为中国卫星导航事业打开了一扇充满阳光的希望之门。

“我们胜利了!”大家欢呼跳跃,互相拥抱,整个操场沸腾了。

降服“太空魔王”

北斗二号首星发射惊心动魄,但对于充满磨难与坎坷的北斗卫星导航系统建设来说,仅仅是个序曲。

北斗二号首星进入轨道不久,太空又突然跳出“魔王”,再次挡住了北斗的去路:卫星在某一区域遭遇大功率复杂电磁干扰,信号接收率竟不足50%。

这一区域,对于中国来说是关键区域。为什么别的区域没有强电磁干扰,这一区域却有“魔王”挡道,而且如此顽固?经多次故障归零,问题始终无法解决。

那天,北斗工程“两总”正在开会,研究部署北斗二号组网后续工程。听到这个消息,老总们一个个心急如焚。问题来得太突然,而且太严重了。虽然北斗卫星设计了抗干扰措施,但没想到干扰强度如此巨大,竟销蚀卫星信号一半以上,这意味着天上的北斗导航卫星形同虚设,继续发射卫星也就没有意义了。换句话说,这个问题如果不能及时解决,即将组网的其余卫星发射计划将被无限期推迟。

北斗工程“两总”会议立刻转换主题:如何应对“太空魔王”。大家认为,对付强电磁干扰的方法无外乎两种:一是“躲”,就是改变卫星信号频率,躲到没有电磁干扰的频率上去;二是“抗”,即提高卫星抗干扰能力,让北斗卫星拥有功能强大的电磁防护盾牌。

而最关键的问题是,现在使用的频率是可供选择的唯一频率,除此之外,再无其他频率可用。这意味着,想躲都无处可躲。

因此,只有“抗”才是唯一出路,也可一劳永逸,资金投入少,而且安全性高,但技术难度大,风险高,是个典型的烫手山芋。

谁能接手这个烫手山芋?也许想接它的单位很多,但却不是谁想接就能接住的。接手这个烫手山芋的团队必须做到两个确保:不仅要确保短期内能“吃”掉,还要确保“吃”得干脆利索,“吃”出高水平。

高新科技研究院北斗团队,再次临危受命,担当攻关重任。

早在北斗二号论证阶段,他们就听说,我国的空间飞行器经过这一区域时常常遭遇强电磁干扰,由此他们预料,北斗卫星组网时,这个问题会再次遇到。因此,他们对抗干扰技术提前做了一些基础研究。当北斗遭遇“魔王”的消息传到研究院后,他们便决定要把这个烫手山芋拿到手,并立刻着手研制攻坚方案。

欧博士代表团队进京受领任务,正准备汇报团队攻坚思路时,领导示意道:“方案就先别说了,你先回答几个问题。”

欧博士合上文件夹,应道:“是!”

“卫星体制不能变、信号频率不能变、下颗星发射计划更不能变,卫星抗干扰指标不仅要提升,而且还要提升到完全把干扰压制住,你们能不能做到?”

“能!我们一定能!只是这时间……”欧博士的话没说完,便被领导不容置疑的命令打断了:“时间3个月,只准提前,拖后一天都不行!”

“这……”

“这是卫星组网计划决定的。若你们觉得有问题,我们只好交给别的单位了。”

“别,別……我们没问题!”

“这,可是要立‘军令状’的。”

“我们立‘军令状’!3个月,保证一天不延!”

“好!这任务就交给你们了。”

这个“太空魔王”魔力非常大,降服它有多难,一个专家把攻关技术难度形象地比喻为“相当于把大象装进冰箱里”。卫星上安装抗干扰设备的地方很小,而且功耗要低,既要具有强大的抗干扰能力,还要稳定可靠,确实是个天大的难题。正常情况下,3个月内攻克难关,简直是天方夜谭,而且马上就是春节,又使任务时间大打折扣。加上此前欧博士所在的团队主要做北斗地面系统,星载设备很少涉及,虽然有一定的技术积累,但工程经验严重不足,更何况是“火烧眉毛”的紧急任务,容不得半点闪失。

谁接这样的任务都得掂量掂量,而欧博士竟把“军令状”立得嘎嘣脆,这不是“二愣子”是什么?

欧博士头一次听到自己这个绰号时,憨憨一笑,说:“当时也没想那么多,只想到问题出来了,成了整个工程的‘肠梗阻’,领导心里急,我们心里也急,就想尽快把难题解决掉,就想把任务拿过来再说,哪还顾得上想难题有多难。”

立下“军令状”,欧博士想马上返回单位传达“两总”指示,迅速组织团队攻关。可他从会议室直接来到民航售票点时,却被告知,南方地区遭遇百年不遇的暴风雪,机场已经封闭。他立刻来到火车站,登上当晚从北京南下的特快列车。哪知事情越急,老天越是捉弄人。列车走走停停,磨磨蹭蹭,好不容易到达长江边时,竟然趴窝了。等了一整天,欧博士才得以换乘从南边开来接应的慢车,速度还比不上马车。心急如焚的欧博士掏出手机,打通王博士、孙博士的电话,汇报情况,共同协商调兵遣将、排兵布阵事宜,连续打了两个多小时,耗光两块手机电池。当他还在火车上时,院里一个20多人的团队已经开始攻关了:陈高工当晚启程前往西安,负责硬件设计与生产;李博士、唐博士、黄博士、聂博士等立即展开算法攻关,开发软件;孟博士等提出测试解决方案;其他人根据分工各司其职……换了两次车、走了3天才返回院里的欧博士,走进办公室看到的情景是:室外天寒地冻,室内攻关热火朝天。

大家碰头后,团队领导班子提了一个严苛的要求:“每个人的工作必须环环相扣,做到万无一失,决不允许出现任何纰漏。”

大家一下子炸了锅:“你当我们个个是神仙啊!不允许出错,谁能保证?这有可能吗?”

“不能保证,也得保证!”团队领导班子说,“这个任务一开始就是倒计时,一天的富余量都没有。出现差错就要反复,任务就无法按时完成!在非常任务面前,在非常时刻,我们必须采取非常举措,把‘不可能’变为‘可能’!”

大家一下子安静下来,然后默默离开会议室,开始背水一战。饿了,吃盒饭;困了,在沙发上躺一下,爬起来接着干。每个人都像打仗一样,严格按时间节点,无差错、高质量地推进任务进程。

在大家紧张的忙碌中,春节来临了。春节怎么安排?这问题对于团队领头人王博士来说,其难度相当于解决一个科研关键技术。让大家继续加班加点连轴转?这显然不合情理,他也说不出口。可如果不继续加班加点,任务节点就可能推后。

王博士绞尽脑汁、思前想后,给大家下了一个很特别的通知:“在大年三十到初二这3天,大家可以不来加班。”这话堪称艺术,没说放假,也没说不放假,只说“可以不加班”,就看大家怎么去理解了。

大年三十那天,团队领导和往常一样,一大早就来到实验室。不久,他们发现,团队成员也来了,而且一个不少。大家说:“任务这么紧,在家还能待得住?”

就在这天,陈高工在美国进修的妻子特意赶回来陪家人过年,但陈高工干到傍晚才回家。

妻子嘟哝道:“大年三十都不休息,这么忙吗?”

陈高工赶紧赔上笑脸说:“没办法,任务压身呢。”

团圆饭后,他陪家人看了一会儿春晚,但眼睛盯着屏幕,脑袋里却缠绕着那些布线,便索性要去办公室。

妻子白了他一眼:“就你忙,平时都干什么去了?”

“你出国这一年多,知道他是怎么过的吗?”婆婆见状,叹口气说,“你出国第二天,他就住到实验室去了,平时很少回家。尤其这一个多月里,吃在实验室,睡在办公室沙发上。”

妻子一听,怔怔地望了丈夫好一阵,上前抱住他说:“对不起。”然后轻轻挽住他的胳膊,“走,我陪你去加班。”

团队以惊人的毅力、超凡的付出,兑现了当初的庄严承诺——

时限3个月,但他们只用了70天。

经测试,他们研制的抗干扰卫星载荷,性能指标比原来大幅提高,某区域卫星信号有效接收率从不足50%跃升到100%。

在成果验收会上,大系统总师孙家栋院士向他们竖起大拇指:“你们临危受命,关键时刻敢于亮剑,又打了一个漂亮的攻坚战,不愧是‘李云龙式’的攻坚团队!”

镇住“伪距波动”

数颗GEO卫星发射升空后,又出现“伪距波动”现象。

这可不是个小问题,若不及时解决,将直接影响北斗系统稳定运行,影响导航定位的精度,使系统性能大打折扣。

GEO卫星为什么出现“伪距波动”?“病灶”在哪里?在天上还是地上?大家费了九牛二虎之力进行排查,但问题原因始终云遮雾罩,致使整改工作无从下手,难以展开。

谁能解开GEO卫星“伪距波动”之谜?有关部门领导脑海里跳出一个人——朱炬波教授。

朱炬波是数学家,尤其擅长海量数据分析。海量数据,在一般人眼里无异于茫茫沙漠、无边戈壁,索然乏味,寂寥无趣,让人头晕眼花、昏昏欲睡。可在数学家朱炬波眼里,就是另外一番景象了。看他面对海量航天数据时的那种神态:微眯着眼睛,眉宇间写满了欢喜,脸庞上荡漾着笑容,俨然是在欣赏一幅艺术价值极高的名画。

海量数据,在朱炬波心目中,是一片森林,再茫茫无际、纷繁错乱,他也能找到蜿蜒其间的通幽曲径;是一片沃土,通过耕耘,能收获春天的花朵、秋天的果实;是一片蓝天,清晨有朝霞,傍晚有晚霞,白天有阳光、云朵,夜间有月亮、星星,时刻都有观赏不尽的景致;是一片大海,有浪花,有海市蜃楼,有远方的帆影……

朱炬波也说,自己是一叶喜欢在数据之海上冲浪的小舟,并在数据之海上创造了“把雷达装进小盒子”等一系列奇迹。

茫茫太空,无边无际。太空飞行器要严格按照预定轨道飞行,必须在内部安装遥测装置,不停地测试自身的位置和飞行速度,与此同时,还需要地面站点对其进行跟踪测试,与遥测数据进行对比,纠正飞行器飞行偏差。为此,世界头号航天大国——美国,在世界各地设立众多地面测试站点,建立“测距+测速”测控机制,应用于飞行器测控。

20世纪70年代,我国自主研发出多种型号太空飞行器后,也参照美国的布站模式和计算模型,在我国西北地区设置一系列测控站点,建立有着显著“美国痕迹”的测距、测速相结合的太空飞行器试验测控机制。但中国只能在自己国土上建站,站点间距显著缩小,舶来的测控机制难免“水土不服”。

1997年,我国进行某型太空飛行器试验时就出问题了:计算轨道、落点与实际轨道、落点竟相差甚远。为什么?试验部门领导与科技人员百思不得其解。他们抱着雷达测试数据来到朱炬波这里求援。当天晚上,朱炬波便和易东云、郭军海在实验室里摆开攻关战场。

3个人围着几台电脑昼夜计算,每人每天轮流休息三四个小时,连续7天,算法换了一个又一个,几乎把所有能想到的招儿都使尽了,把那堆庞大的数据倒腾了不知多少遍,可计算轨道与实际轨道依然没有一点相互靠拢的迹象。

山穷水尽之际,他们灵机一动:为什么不丢开测距数据,单纯从测速数据中找找原因呢?

他们根据这一崭新思路改编计算程序。一算,其结果与太空飞行器实际落点几乎一模一样。

难道是偶然的巧合?他们又找来同类案例,应用这一计算模型进行处理,得出的结果竟如出一辙。

3个人几乎同时跳起来:真是太棒了!

的确是个令人兴奋的发现。只运用测速数据计算航天器轨道,在国际上是第一次,这是中国的发明。它为建立中国特色太空飞行器轨道测量机制开创了一条阳光大道。

他们发明的这一计算模式,把近乎一座小房子般庞大笨重的太空飞行器测试装备缩小到一只盒子大小。该产品于2010年定型装备后,实现了由站点式固定测控到移动式机动测控的转变,使中国成为世界上第一个实现车载式太空飞行器测控的国家。

这次查找GEO卫星“伪距波动”的病灶,朱炬波面对的数据超级大,是名副其实的海量。他要在逐个排查数据的同时,进行综合分析推理,整个任务仿佛大海捞针。

朱炬波接受任务后,与课题组成员一头扎进那片海量数据里,如同一名老中医,耐心细致地对每一个数据“望、闻、问、切”,一层层拨开迷雾。半年后,导致北斗GEO卫星“伪距波动”的病灶终于现出原形。

在有关部门组织的会议上,会场鸦雀无声,大家都把目光投向朱炬波。

朱炬波和盘托出诊断结果:导致“伪距波动”的原因既有天上的,也有地上的。误差中快的数据是地上系统导致的,依据“一……二……三……”;误差中慢的数据是天上系统造成的,依据“一……二……三……”

朱炬波宣读完毕,会议主持人说:“大家有什么疑問,现在就向朱教授咨询。”

与会者都摇头、沉默,会场里随后爆发出热烈的掌声。

鉴于朱炬波的业务水平和贡献,北斗工程总师组吸收他为专家组专家,并授予他“北斗二号卫星工程建设突出贡献”奖章。

病灶虽然找到了,但要消除它,还需要形成机理。陆明泉带领的清华大学北斗团队主动肩负起这一艰巨任务。有人听了他的想法后,建议道:“咱们先立个项再说吧。”

陆明泉说:“等咱们申请立项,上边批准立项,时间就得过好几个月,北斗工程耗不起。”

大家又担心:“可不立项,哪来的经费支持?”

陆明泉说:“咱们团队虽然不富裕,但我算过了,这点钱暂时还拿得出。”

他立刻组织多名教师和学生,展开“伪距波动”机理研究,在国内首家运用数学建模、软件仿真方法,对其进行深入探索,终于揭开了GEO卫星“伪距波动”的神秘面纱,提出了地面监测系统改进措施,得到总体、卫星和运控系统的高度认同,为成功搬掉“伪距波动”提供了准确方向。北斗卫星导航总设计师孙家栋认为:“这是我国利用数学工具和仿真手段解决重大工程难题的一个典范。”该成果获得省部级科技进步一等奖。

在朱炬波带领的数学分析团队、陆明泉带领的清华大学北斗团队等兄弟团队帮助下,北斗工程建设人员经过一番艰苦奋战,终于排除了GEO卫星“伪距波动”这只拦路虎。

惊心动魄七秒钟

2010年1月17日,第三颗北斗导航卫星发射升空。

哪知“长三丙”运载火箭起飞50秒后,安控显示屏上突然出现异常:速度曲线出现连续大幅度跳变,5秒之后,数据跳变依然剧烈,不断跃出炸毁线,表明火箭已岌岌可危。

连续5秒,这是地面必须实施安控的极限时间。在此情况下,若无法继续实施安控,只能将火箭引向相对安全空域予以引爆。在国际航天活动中对类似事件,美国这样处理,俄罗斯这样处理,欧盟这样处理,日本也这样处理……

“难道我们也要炸毁火箭?”安控助理赵梅心里猛地一紧,额头上瞬间渗出了冷汗。已从事火箭安全控制17年的她,这种情况还是第一次遇到。

“车高工,怎么办?”赵梅紧张地望着一旁的安控判定专家车著明。但见车著明双眼紧盯安控显示屏,神情非常冷静。

其实,车著明压力巨大。火箭、卫星,价值数十亿元的设备,现在炸与不炸就听他一句话。若是他判断失误,不该炸而炸了,或是该炸而没炸,都会给国家和人民带来重大损失,他都是罪人。而此时此刻,仅凭几块屏幕显示的数据,就要对在太空高速飞翔的运载火箭状况做出快速精准的判断,其难度可想而知。

安控机房里的空气仿佛凝固了,大伙儿都用紧张的目光望着车著明。但见他依然一脸镇静,冷峻的目光不住地在几块显示屏间切换,反复仔细比对那些瞬息万变的测控数据。他天天跟数据打交道,它们就像他放牧已久的羊群,哪只羊什么颜色、个头多大,他都心中有数。

第七秒,只见车著明站起来,轻轻舒了一口气说:“是设备跟踪故障,火箭没问题。”果然,根据车著明的判断,有关人员对有关设备进行检测,发现是运载火箭搭载的设备给出的下行信号不稳定。对其进行针对性调控后,测控数据渐渐趋于稳定,运载火箭飞行各项指标良好,发射任务又一次获得圆满成功。

“车高工。”赵梅和大伙儿都向车著明竖起大拇指,“短短7秒钟,凭着几个显示屏给出的数据,就能准确判断设备工作状态和火箭飞行状态是否正常,您真是神了!”

在指挥大厅里坐镇的各级领导和航天专家来到安控机房和大家一起欢庆发射成功,得知这次发射经历了“生死攸关7秒钟”时,都感到非常后怕。发射中心一号领导紧张而又感动地握着车著明的手说:“著明,你又为我们中心、为北斗卫星导航立下大功了。要不是你排除火箭问题,引爆程序一旦启动,我们中心、我这个一号,就是罪人啊!中心和我,感谢你这个大功臣。”

车著明说,自己生来就是一条在数据之海里游泳的鱼,离不开这片浩瀚的数据之海,他为这片海而生,因这片海而成长,也因这片海而快乐。

1993年,车著明以优异成绩拿到基础方法研究和数学建模专业硕士学位后,主动要求前往西昌卫星发射中心工作。这个创建于1970年的卫星发射中心,是我国卫星发射任务最繁忙的发射场,在数十年欢笑与泪水相伴的发展历程中,他们创造了中国航天的辉煌,也留下了浩如烟海的测试数据。

车著明面对这些海量数据,仿佛鱼儿突然发现了大海,心中充满畅游的激情。他深知,这海量数据虽然看起来杂乱无章、枯燥无味,但其中却隐含着各种规律,若能把它们从海量数据中识别出来,有选择地抽取,运用到航天发射实践中,那可比黄金还要贵重百倍、千倍。

纵身跃入这片浩瀚的大海,舒展身心在其中畅游,成为车著明生活中的最爱,甚至是生命所系。凭着这股子痴迷的劲头,车著明基于中心那片浩瀚的数据之海,开发了运载火箭遥测信息快速处理系统、航天发射数据快评系统、液体火箭爆炸危害的定量分析系统,有效节省了卫星燃料,延长了卫星寿命。尤其是历经2年攻关,通过误差分析、误差传递建立的火箭飞行精度预报系统,使火箭飞行精度大幅提高。打个比方说,20世纪90年代初,我国的火箭发射精度是“从海南把一个高尔夫球打到黑龙江一个高尔夫球场上”,而这个系统,把我国火箭飞行精度提升到“从海南直接把高尔夫球打到黑龙江高尔夫球场的球洞里”。

排除卫星“脑梗”风险

中国空间技术研究院西安分院北斗卫星有效载荷研制带头人刘波,是名老北斗,从1991年参与北斗一号试验卫星的预先研究开始,已经走过了30年北斗人生。他把青春献给了北斗事业,向北斗导航献出一系列宝贵的创新成果,成为近百人的北斗导航卫星载荷团队负责人。

但在团队成员心目中,刘波并不像个领导。平时,他总喜欢往实验室里钻,与大伙儿一块儿研究问题;关键时刻,他更不像领导,因为这时候,他并不是向大家挥挥手:“同志们,给我上!”而是把袖子一挽,第一个冲上去。

2007年,北斗二号首星进入发射场后,要通过对接试验,测试上行注入和下行播放信号的电磁兼容性,需要开启整颗卫星载荷舱所有上下行设备。当得知要开启全功率微波产品时,大家都非常担心造成微波辐射,影响身体健康。

对于微波辐射问题,刘波不仅想到了,而且早在西安分院组织测试与验证时,就已经带着几名同志进行了验证,发现微波辐射剂量微乎其微,完全属于安全范围。但为让大家彻底打消思想顾虑,安心做好整星测试,刘波再次带着微波测量仪,首先走进测试车间,获得第一手数据,让大家彻底放下心来。

北斗二号首星上天后,星上载荷产品关键技术指标得到了充分验证,但也暴露了一些技术瑕疵,首当其冲的是扩频测距接收机上行信号传输的隐患。

刘波态度坚决:“所有问题发射前必须归零!”

型号“两总”也给他们下了死命令:“问题不归零,就不能转正样!”

可他带着大家进行了一年多技术排查,依然没有找到问题根源。那段日子的刘波,虽然依然指挥有序、调度有方,可他心里却承受着天大的压力。他既要组织大家排查隐患,又要协调组织有关单位进行繁重的后续型号生产,忙得只恨分身乏术。

一天,刘波正在测试车间和大家一块儿忙碌着,突然心头一阵绞痛。他下意识地用手捂住胸口。同事见了,忙问:“刘总,怎么啦?”

“没事,可能是坐久了没活动。”刘波揉揉胸口说,“我出去走走就好了。”

可他到外边转了一大圈,胸痛依然不见缓解。同事说:“你赶紧去医院看看吧,身体比什么都重要。”

刘波说:“没那么严重,干完这阵再说吧。”

“北斗工程要持续十几年甚至几十年,什么时候才把活儿干完啊!”同事说,“尤其现在这节骨眼上,你这带头人身体不能有任何闪失,否则你让大家怎么办?”

同事不由分说,一把将刘波拉到医院里,做了心电图和心脏彩超。

医生看着医学显影图片说:“心脏出问题了。”

同事问:“什么问题?”

医生说:“冠状动脉阻塞。”

同事问:“严重吗?怎么治?”

医生说:“得住院,然后做心脏搭桥手术。”

同事听后怔住了。这时,只听刘波问医生:“暂时不做心脏搭桥,会出现严重后果吗?”

医生说:“那倒不会,但建议早做搭桥为好。”

刘波说:“吃药能维持下去吗?”

医生说:“暂时可以,但桥总是要搭的,现在不搭,以后也得搭。”

“那我先吃药吧。”刘波让医生开了一些缓解心脏压力的药剂,便离开了医院,又与大家投入紧张的隐患排查和型号攻关中,直到导航卫星载荷全部完成。

雖然从此他再也没有离开过药瓶子,但他却非常欣慰:“干北斗,让我很享受、很快乐!”

卫星载荷对于导航系统来说,既是“心脏”,又是“大脑”,是结构最复杂、最敏感,性能指标要求最高的部分,也是最脆弱、最容易出问题的部位……

2010年6月,一颗已经进入最后检测程序、不久就要发射的导航卫星,冷不丁出现了大功率微波开关微放电问题。

测试人员发现这一迹象时,脑门上冒出一层冷汗。卫星发射在即,若不能及时排除问题,将严重阻碍后续组网,影响整个工程进展。如果是设计的问题,就更严重了,所有在轨卫星的微波开关都有可能失效,引起载荷“脑梗”,导致整个组网“瘫痪”。

刘波听到险情报告时心里也咯噔了一下,但他很快便镇静下来,吩咐检测人员:“查查另外两颗卫星,看有没有类似问题。”

结果不查不要紧,一查又把测试人员吓了一跳:另外两颗卫星的大功率微波开关也有微放电现象。

刘波临危不乱,从身上摸出一只小药瓶,倒出一粒缓解心脏压力的小药片丢进嘴里,然后背着手离开测试间,走进小办公室,双手捧着茶杯,静静地思考起来……

很快,刘波就梳理出了解决方案,又带领大伙儿奋不顾身地冲上去。他们经常加班到凌晨一两点,甚至通宵达旦地干,对着突然跳出来阻止北斗导航建设的隐患紧追不舍,终于找到了它的藏身之处,将其连根拔除。

北斗二号卫星入轨工作时间长的有十几年,短的也有七八年,所有卫星载荷均运行稳定、性能可靠。

这的确能让刘波和他的团队成员们欣慰一辈子。

擒雷捕电钻云缝

雷电是卫星发射最大的自然屏障,也是运载火箭的第一杀手。如果运载火箭在大气层遭遇雷击,必定箭毁星亡,天上一片火花,地下一片火海,酿成重大悲剧。因此,火箭发射窗口必须确保发射场周边十公里范围内无雷电。

西昌卫星发射中心地处川西高原山区腹地,海拔近2000米,雷电气象多发,雨季漫长,在全球十大卫星发射场中气候条件较为复杂。据统计,中心自创建以来发射的一百多颗卫星中,几乎一半发射任务是在雨季执行的。

数十年繁忙的发射任务,给中心天气预报工作带来严峻挑战,也为中心锻炼了一支临危不乱、预报精准、作风踏实的气象预报队伍,培养了一批以高级工程师郭学文、汪正林、江晓华等为代表的高水平业务骨干。

郭学文,大家给他取了个绰号“电钻”,以此称赞他工作干劲大、业务钻劲足。1982年7月,他从中山大学大气科学系毕业来到中心工作后,成为一名基层预报员。由于不满足于“看云识天气”,他在干好本职工作之余,一头扎进西昌地区20多年以来堆积如山的气象资料里,仔细研究其中的变化规律,撰写了长达50万字的气象预报论文,对西昌地区天气变化情况进行了系统总结,很快成长为一名优秀的气象预报员。1984年,我国发射第一颗试验通信卫星时,年仅24岁、参加工作刚2年的郭学文,担任了天气预报领班和气象发言人。

郭学文不仅能钻,还敢闯。20世纪90年代初,发射中心决定开发发射场区雷电监测预警系统。当时雷电监测技术在国际上尚不成熟,更没有同类课题研究资料可供借鉴。面对这样一个要“无中生有”的课题,郭学文竟然眼都没眨一下就揽了下来。

朋友吃惊地看着他:“这不托底的项目,你也敢接呀?”

他笑着说:“有困难就有办法,办法总比困难多。”

他面临的第一道难题,就是把十几台单站探头数据汇总到一台计算机上进行集中处理。那时,计算机硬件水平非常低,联网堪比登天。为抓住一瞬即逝的灵感,他在口袋里装了一个小本子,时不时地记上几笔,一个月下来,成功地找到了改装8086计算机、安装多个串口的方法。如此坚持了2年,郭学文和课题组终于找到一条高层次卫星发射气象保障的路子,建立了地面电场仪网和雷电监测预警系统,分别获得省部级科技进步二、三等奖,实现了中心气象保障能力质的飞跃。这套系统在卫星发射气象保障中屡建奇功。

20世纪90年代中期,全球气候开始呈现出无规律变化趋势,受其影响,西昌卫星发射中心发射场区气候更加复杂多变,各种天气历史纪录屡被打破,让气象预报人员防不胜防。

但郭学文认为,变化无常并不意味着没有规律,要认识和发现新特点、新规律,就需魔高一尺,道高一丈。为此,他站在天气预报学的高度,运用新兴的系统科学原理,引入方兴未艾的计算机处理技术,对发射场区气象数据进行科学细致的总结和分析,独创了天气预报“三角形理论”,将中心气象学研究推向了国际前沿。

为建立系统的“三角形理论”,他在中心首次将气象台、气象雷达站和气象室的数据全部输入计算机,进行立体综合分析,研制开发出探空资料处理系统。此外,他还紧跟国内外气象领域发展的前沿,积极开展了资料自动接收、数据智能加工、信息快速传递、预报客观定量的综合性、网络化、多功能现代气象预报业务等研究课题。这些成果,实现了气象资料的自动处理与交换,既减轻了观测人员负担,减少了人为计算失误,也防止了信息丢失、漏用、过时等现象,使中心气象预报水平从预报图模式,一下子进入了代表国际趋势的数值预报模式。

在中心承担的多次卫星发射任务中,郭学文与同志们一道,沉着冷静、周密细致,圓满地完成了寒潮、冰雪、雷电等各种复杂天气条件下的卫星发射气象保障任务,为中心在北斗组网等重大发射任务中创造成功率100%的奇迹立下了汗马功劳。

北斗二号第五星,原定的发射窗口是2010年8月2日5时30分。可是风云突变,中心气象预报团队根据数值预报产品分析,判断8月1日至3日有一次中等强度的降水过程,并根据风场演变情况推断,降水过程将在8月1日上午8时左右来临。也就是说,1日的窗口以多云天气为主,2日的窗口以小雨天气为主,具体降水时间不确定。

2010年7月30日上午9时,气象保障团队组织紧急会议。预报员小刘走到触摸式汇报平台前,打开数值预报产品,在8月1日8时500百帕风场预报图上画了一条长长的槽线。这槽线代表的是降水和雷电。现在这条深棕色的槽线,东起四川盆地,西至孟加拉湾,像一把带血的弯刀,斜斜地压在发射场区上空,也压在所有预报员心头。

“现在需要确定的是,降水过程在1日8时前到,还是8时后到。”小刘一字一顿地说。

中心技术部气象室主任汪正林陷入沉思。13年前的“亚太ⅡR”外星发射,是中国航天史上第一次因气象条件而提前的发射任务,当时的汪正林还只是个年轻的气象预报员。现在,身为气象室主任的他,又一次面临艰难的抉择。明哲保身的做法是8月1日、2日两个窗口都报小雨,任务按原计划执行,但这样就可能错过1日窗口的好天气。如果1日窗口不报降水,2日窗口报小雨,领导可能会决定提前发射,这存在很大风险:万一降水过程提前,1日窗口不能发射,低温燃料必须紧急泄出,发射将至少推迟5天,会对后续工作造成不可估量的影响。

究竟该怎么报?汪正林把目光投向高级工程师郭学文。

“1日窗口的好天气有60%~80%的把握,降水在1日8时后来临有90%的把握,而2日90%是个坏天气。”郭学文沉稳地说,并向汪正林点了点头,“主任,可以下决心。”

上午11时,汪正林拿起连接指挥部的电话,以非常自信的口吻报告:“1日8时前,降水概率很低。”

指挥部领导基于气象室结论,通过集体讨论,同意改变发射计划:“准备将发射窗口提前一天,在8月1日发射。气象团队继续加强监测和分析,及时报告结论。”

11时30分,气象团队再次做出预报结论:7月30日至31日,多云间晴;8月1日至3日,有一次中等强度的雷电降水过程。8月1日窗口:多云,无雷电,无降水;8月2日窗口:多云,小雨;8月3日窗口:多云,小雨。

13时,指挥部再次来电询问:“气象系统,你们的结论有没有改变?”

郭学文自信地回答:“没有。”

15时30分,第二次指挥部会议如期举行,郭学文再次报告天气预报结论:“7月31日下午,场区有弱的局地对流,22时以前结束。8月1日窗口:多云,无雷电,无降水;8月2日窗口:多云,小雨。”

指挥部综合各方面因素后,果断决策:发射窗口由8月2日5时30分,提前到8月1日5时30分。

正当大家紧锣密鼓地进入发射倒计时准备时,7月31日16时,发射场上空突然响起隆隆雷声。人们不禁心头一紧,电话一个接一个打到气象室。气象团队紧急会商后得出结论:“这是局地对流,会在22时前结束。”果然,5个小时后,场区上空的雷声渐渐远去,云层越来越薄,发射窗口:多云,无雷电,无降水。

8月1日5时30分,随着“点火!起飞!”的口令,“长三甲”运载火箭在山呼海啸的轰鸣声中,托举着我国第五颗北斗二号卫星直刺苍穹。

北斗二号第九星发射,在卫星组网工程中可谓意义重大。它标志着中国北斗区域卫星导航基本系统已建成,完成星地联调和测试评估后,将于2011年底,开始为中国及周边大部分地区初步提供连续无源定位、导航和授时以及短报文通信服务,满足交通运输、渔业、林业、气象、电信、水利、测绘等行业以及大众用户的需求。

北斗不是单颗卫星,而是需要发射几十颗卫星组成一个星座。星座的设计要求很高,要保证在地球上任何一点,能同时看到四颗星,这样卫星与卫星之间不能靠得太近,要分散开,而且卫星间距必须是确定的,这就要求每次发射的卫星,不仅要准确入轨,还要保证什么时间进入轨道某一个点,若错过发射窗口,就定不了位、入不了轨。对于北斗星座使用的MEO和IGSO卫星来说,发射窗口非常稀少,珍贵得一秒值千金。

经测算,北斗二号第九星最佳發射窗口是2011年7月27日5时44分。

发射前2小时,发射准备工作全部就绪,现场人员准备撤离。可就在这时,发射场区上空仿佛突然罩下一口大黑锅,乌云滚滚,电闪雷鸣,大雨倾盆。

距离发射窗口只有半个多小时了,发射场区依然风狂雨骤,山呼海啸,雷电张牙舞爪、撕裂长空。

发射指挥部命令气象团队:“严密跟踪气象变化,每隔10分钟向任务指挥部报告一次场区未来10分钟的天气情况。”

5时10分,气象团队报告:发射场未来10分钟,雷电交加!

5时20分,气象团队报告:发射场未来10分钟,雷电交加!

5时30分,气象团队报告:发射场未来10分钟,雷电交加!

这时已到发射窗口时间,指挥部命令气象团队:以最快速度,拿出5点35分至45分气象精准预报。

5时45分,是发射窗口最后边缘。若错过这个窗口,又要等待很长时间。

就在这千钧一发之际,气象团队终于觅得良机:5时43分至45分,发射场区周边8平方公里空域没有雷电,满足最低发射条件。

只有2分钟!仿佛白驹过隙,却要准确无误地下达一系列口令,完成一系列操作,这在世界航天史上堪称奇迹!

指挥部当机立断:机不可失,时不再来。发射!

5时44分28秒,伴随着指挥员“点火”的口令,操作手果断按下红色按钮,长征运载火箭托举着北斗二号第九星拔地而起。

火箭刚刚从一线狭窄的云缝穿过厚厚的云层,只见天空劈下一道闪电,重重砸在发射场旁的山坡上,轰隆一声,地动山摇。

窗口预报分秒不差!好悬哪!

创造爱情神话的“总总师”

“一番番春秋冬夏,一场场酸甜苦辣”。北斗人在短短6年时间,将十几颗卫星送上蓝天,仅2012年一年就连续实施4次发射。

在密集发射中,每一次运载火箭升空,大家都会看到一个体魄魁梧、身板笔直、和蔼可亲的“老头儿”,或在西昌卫星发射中心肃静的指挥大厅,或在繁忙的测试现场,或在高高的发射塔上,和大家一起忙碌。

这个可爱的“老头儿”,就是被大家尊称为“总总师”的孙家栋院士。

北斗卫星导航系统下设卫星、运载火箭、发射场等分系统,各分系统都设有总设计师,而孙家栋是大工程总设计师,因此,大家都说他是管总师的“总总师”。

在担任北斗“总总师”的岁月里,他很少待在家里,绝大部分时间不是参加各种会议,就是到下属单位调研,或者在去开会和调研的路上。其实,他和其他劳累了大半辈子的老人一样,身上也有不少小毛病:屡屡发作的陈旧性腰肌劳损,常常疼得他难以行走;大脑供血不足的老毛病,时常让他感到头晕目眩、天旋地转;皮肤瘙痒症,让他寝食难安,严重时需要注射激素控制病情,但护士刚刚拔掉输液针头,他就起身又投入工作。每当大家劝他“悠着点”时,他总是说:“北斗工程那么庞大复杂,我不往下边跑,心里就没数,这个总师就当得不踏实。”尤其是卫星发射,常常险象环生、突如其来,在这种关键时刻,更需要他待在现场临机处置。若是评选卫星发射场区年龄最大、亲临现场次数最多的航天工程总师,孙家栋绝对是“双料冠军”:仅到西昌指挥卫星发射,就有过100多次。几乎每次北斗卫星发射,他都亲临现场,并屡屡使卫星发射化险为夷。

一次,卫星发射窗口就在春节前夕。大家都盼着运载火箭把卫星送入轨道,然后欢欢喜喜回家过大年。火箭升空14分钟时,西安卫星测控中心报告:星箭分离,卫星准确入轨。哪知,大家欢庆发射成功的掌声刚刚落下,测控中心又紧急报告:卫星太阳能帆板出现故障,失控的卫星消失在茫茫太空中。

孙家栋的神经一下子绷紧了。此时,卫星所处的太空环境温度在零下100℃左右,太阳能帆板不能工作,就没有电能,卫星内部加热设备就不能供热,卫星极有可能被冻坏。

情况危急,他立即召集科研人员分析情况、研究对策。

科研人员立刻对卫星飞行数据进行精密计算,推断大约10天后,地面有可能接收到卫星上发来的一些遥测数据,根据这些数据模拟卫星在轨状态,便能制定出卫星抢修方案。

孙家栋综合各方面数据后,做出最后决策:“等待!”

北斗工程“两总”命令远望号测量船和地面测控系统严密监测。

所有测控人员都绷紧了神经,睁圆了眼睛,竖直了耳朵……每一天都过得那么漫长,仿佛1年、10年、百年……十几天后,奇迹如期出现,远望号测量船率先收到卫星传来的信号,然后有关测控站相继收到卫星遥测数据……失控的卫星,终于重新回到科研人员的掌控之中。

这一天,正是人们把酒言欢、喜气盈盈的除夕。孙家栋顾不上欢度佳节,立刻带领大家根据实测数据制定抢修方案,成功地使卫星避免了坠入大气层的危险,转入在轨长期管理。

2012年10月25日,北斗二号组网的收官之星——第十六颗导航卫星发射在即。这次发射,对提升系统服务性能、扩大服务区域非常关键。大家又看见孙家栋坐在醒目的指挥席上。这是这位83岁的航天老前辈,在9个月内第七次来到西昌卫星发射中心。

22时33分,西昌卫星发射中心指挥控制大厅里传出了坚定有力的声音:“各号注意,1小时准备!”

孙家栋站起身来一一查看系统工作状态,重新回到指挥位置。今天的“总总师”格外干练整洁,身穿紫红色鸡心领羊绒衫,外套黑色夹克,胸前挂着天蓝色“发射任务通行证”。他那深邃沉稳的目光,紧盯着正前方那三块大型电子显示屏幕,上边不断变换着各种数据和画面,为发射指挥决策者提供各类实时信息。

宁静的大厅里再次响起指挥员的号令:“5分钟准备!”

孙家栋挺了挺依然笔直的腰杆,正了正衣襟,然后习惯性地将胳膊肘支在面前的指挥桌上,双手交叉紧握在一起,敏锐的目光一动不动地盯着显示屏上跳动的数据。

“10、9、8……”指挥控制大厅开始响起倒计时的声音,冲击力随着数字的递减而愈发强劲,不断撞击着每一个北斗人的耳膜和心房。孙家栋交叉的双手松开又握紧,握紧又松开……虽然他已经历过数十次航天发射,但从未感到轻松过。

“3、2、1,点火!”

随着响彻指挥控制大厅的一声号令,发射场区传来震耳欲聋的轰鸣,火箭发动机吐着美丽的火焰,“长三丙”运载火箭拔地而起、冲天而上。

孙家栋屏住呼吸,睁大眼睛一眨不眨地望着火箭不断地上升,渐渐融入茫茫夜空。指挥大厅里响起令人欣慰的声音:“太阳能帆板顺利打开!此次发射圆满成功!”孙家栋这才轻轻松了一口气,慢慢松开了紧握的双手,与大家一道鼓掌庆贺,紧绷的脸庞随之松弛下来,挂满喜悦而不失淡定,淡定中饱含欣慰的微笑。

“孙院士,快来照相呀!”

孙家栋朝同事们招了招手,健步走到鲜红的祝捷字幕下与大家合影留念,脸上依然挂着微笑。

曾有人找来“总总师”每次发射成功后与大家的合影,大伙儿惊奇地发现,几乎每次卫星发射成功后的合影,孙家栋都是这种微笑。因此,大家都把他“喜悦而不失淡定、淡定中饱含欣慰”的微笑,称为“成功的微笑”“总总师的经典微笑”。

大家心目中这位“总总师”,先后坐镇指挥数十颗卫星发射,只有一次不那么淡定。

那天是2007年的农历九月十四,是中国传统节气“霜降”。当天18时5分4秒,又一枚“长三甲”运载火箭从西昌卫星发射中心拔地而起,向着星空飞去。当指挥控制大厅的扬声器传出发射成功的消息时,大家从座位上站立起来,欢呼雀跃,握手拥抱。这时,孙家栋却走到了一个僻静的角落,背过身子,掏出手绢偷偷地擦着眼泪。

此时此刻,他的老伴儿魏素萍正躺在病床上。他惦记她、想念她。

在与老伴儿相濡以沫的50年里,孙家栋在创造中国航天神话的同时,也创造了爱的神话。

年轻时的孙家栋,五官端正,身材魁梧,腰杆挺得笔直,还长了一副喜兴脸,微笑总是挂在脸上。凭着帅气的长相,再加上随和的性情、刚直的人品、过人的才气,孙家栋迷倒了一大片女孩。不少姑娘向他暗送秋波,却没有一个能拨动他的心弦。直到有一天,一个朋友把一个女孩的照片递给他:“家栋,你看这个姑娘怎么样?”照片上的姑娘脸庞圆润,目光清澈,微笑暖人,孙家栋眼睛为之一亮。这个姑娘就是魏素萍。

1959年,他们携手走进婚姻殿堂,结为秦晋之好。也就在这一年,孙家栋开始走上研制火箭、卫星的人生道路。此后近50年里,他参与研究或主持研制的火箭、卫星,型号一个接一个,在很长一段时间里,甚至同时担负着数个航天工程总师的重任,马不停蹄地从一个城市飞往另一个城市,有时一周要去三四个城市,坐飞机成了他的家常便饭。即便在北京的日子,他也常常是白天调研,晚上开会,深夜回家。夫妻俩聚少离多,俨然成了现代版“牛郎织女”。婚后的魏素萍,只知道丈夫很忙,却一直不知道他忙的是什么。

一个深冬的夜里,她突然被电话铃声惊醒,只见孙家栋衣服没披就跑到客厅接电话。魏素萍见状,拿着大衣跟过来给丈夫披上。正对着话筒说话的孙家栋条件反射般地急忙用手将话筒捂住,用眼睛示意她快点走开。她委屈地瞪了丈夫一眼,默默地回到了卧室。谁知孙家栋一边听着电话,一边还想把卧室门关上。但电话线不够长,他就斜着身子伸出脚尖把门勾上了。此时,中国的航天事业刚刚起步,保密政策是上不告父母,下不告妻儿。

1967年7月,年仅38岁的孙家栋成为中国第一颗地球卫星——东方红一号技术负责人。同年,妻子也怀孕了。孙家栋日夜忙于卫星设计,就连晚上也抽不出时间回去看看怀孕的妻子。这年12月8日,魏素萍要临产,孙家栋竟忙得抽不开身。当阵痛袭来时,魏素萍渴望能握住丈夫的手,然而直到女儿出生的第二天晚上,孙家栋才出现在她身边。

虚弱的魏素萍幽怨地看了丈夫一眼:“你到底是干什么的?什么工作能比老婆生孩子更重要?”

孙家栋轻轻握住妻子的手:“素萍,两个都重要,可我……”

她知道丈夫对工作守口如瓶,自有理由,从此便不再问起。

1970年4月24日,东方红一号发射成功。那天,魏素萍也和大家一起,举着国旗走上街头,加入了欢庆队伍,但她却不知道,我国第一颗卫星竟是自己丈夫带领大家完成的杰作。直到1985年10月,中国有关部门宣布中国运载火箭要走向世界,进入国际市场,电视向全世界直播长征三号运载火箭将国外的卫星送上太空时,魏素萍从屏幕上看到了丈夫的身影,她才知道丈夫是干什么的。

1994年9月,魏素萍患上了胆结石。此时,中国第一颗大容量通信卫星发射在即,孙家栋要前往西昌卫星发射中心。临行前,魏素萍一边为丈夫收拾行装一边说:“你出差了,我正好借这个机会到医院做手术。”

到了发射场后,孙家栋脑子里装的全是卫星发射前的准备工作,对老伴儿手术情况及她为什么一直没和他联系,压根儿没时间理会。一周后,卫星被成功送入太空,孙家栋放松下来,觉得身体像散了架似的疲乏无力。可是,他还要立即赶回北京主持与美国航天代表团的谈判。孙家栋强撑着疲惫的身体完成谈判,随即累倒了,被送到附近的海军总医院。躺在病床上的他,这才想起患病的妻子,一打聽方知,一周前魏素萍在做胆结石手术时突发脑血栓,并落下了偏瘫的后遗症。孙家栋立刻请求将自己转到妻子所在的医院里,与妻子同住一个病房。

虽然自己也是病人,但孙家栋尽心尽力照顾重病的妻子,每天早晨搀扶着她在医院的林荫小道上散步,一边走一边和妻子说话。

魏素萍乐了:“我是因祸得福呢。除了第一次见面时,你滔滔不绝地和我谈了多半天,以后再也没听你说过那么多话了。”

孙家栋感叹道:“一眨眼,我们都是快70岁的老头子、老太太了。这么多年,让你受累了!”

魏素萍眼里一热,感叹道:“我等了你一辈子,就盼着什么时候能像别的女人一样,和丈夫守在一块儿。好不容易等到了,我却老了,连身体也残了。”

出院后,为了让魏素萍的四肢恢复正常,孙家栋一有空就搀扶着她到外面散步,每天给她做按摩,说笑话逗她开心,从百忙中挤出时间和她一起锻炼身体,还抽空查阅了大量关于脑血栓后遗症方面的资料。饮食上,为配合她治疗,孙家栋还为她列了一个特别食谱,让保姆照着去买菜,给她改善伙食。

魏素萍跟他开玩笑说:“老头子,你哪里像个科学家,简直就是一个保姆。”

孫家栋也笑着说:“这么多年对你照顾得太少,正好借此机会好好陪陪你。你看,我还得感谢你呢,陪你锻炼身体,我自己都瘦了20多斤,连脂肪肝都好了。”

一年后,魏素萍竟奇迹般地康复了,身边的人都惊讶不已。魏素萍跟他们开玩笑说:“这是我们老孙用爱情创造的神话。”

2004年,75岁的孙家栋同时被任命为北斗二号、嫦娥一号总设计师后,比以前更忙了。哪知2006年12月,魏素萍又患重病做了大手术。术后,令人痛苦不堪的治疗,让魏素萍第一次感到恐惧,也第一次对丈夫如此依恋,生怕他的一次出差就成了夫妻间永远的遗憾。

尽管孙家栋尽量压缩在外的时间,然而,2007年既是北斗二号首星发射之年,又是嫦娥一号奔月之年,是孙家栋最为繁忙的一年。这一年里,年近80岁的孙家栋10次进入发射场,在发射现场指导了5次卫星发射任务,主持、参加了近百个与航天有关的会议,空中飞人似的飞了20多个地方。魏素萍心疼地说:“他总是天天跑,穿皮鞋太累,我每年光布鞋就要给他买四五双。”

一天,孙家栋就要前往西昌。眼看丈夫收拾行装,魏素萍心中不舍,强忍泪水说:“有时间就快点回来,我在等你。”

孙家栋眼里泪水打转,向老伴儿点点头,把一只装满药品的袋子交到她手里。他生怕她看不清药瓶上的小字,特意在每个药瓶上重新贴上了标签,写明服药的时间和剂量。

当天晚上,中央电视台播出了北斗二号最后一颗组网卫星发射成功的消息。魏素萍又在家里电视屏幕上看到了自己的丈夫,禁不住擦着湿润的眼角喃喃道:“老伴儿啊,这样的一辈子,值呢!”

孙家栋80岁时,著名科学家钱学森专门给他写了贺信。

2010年,孙家栋荣获2009年度国家最高科学技术奖。

孙家栋院士把自己的一生都奉献给了中国的航天事业,他的业绩赢得了我国航天专家以及社会各界的尊重和赞誉。

2017年,孙家栋当选为“感动中国2016年度人物”。颁奖词这样写道:“少年勤学,青年担纲,你是国家的栋梁;火箭、卫星、嫦娥、北斗,满天星斗璀璨,写下你的传奇。年过古稀未伏枥,犹向苍穹寄深情。”

2018年12月18日,党中央、国务院授予孙家栋“改革先锋”称号,颁授改革先锋奖章,称赞其为“航天科技事业创新发展的重要推动者”。

竞争对手与合作伙伴

2007年4月14日,北斗二号组网首星成功发射,并于17日顺利开通,按照国际电信联盟“先登先占”的原则,中国已经拥有与伽利略重合频率的优先使用权。

而此时,由于欧盟各国之间意见不一致,伽利略导航卫星发射计划进展缓慢。尽管如此,中国北斗人秉承合作共赢的愿望,与欧盟伽利略携起手来,解决频率共享难题。

中国北斗、欧盟伽利略,既是竞争对手,更应该成为合作伙伴。

在中国即将发射第二颗北斗二号卫星的前夕,欧盟火速组成频率专家代表团来到北京,主动与我方协商频率问题。

欧盟代表自信地说:“我们的频率信号体制,你们永远绕不开。”

中国代表说:“要相信人类的智慧。我们中国有句老话:办法总比困难多。”

“无法绕开的频率”,的确挡不住北斗人前进的步伐。经过深入研究、反复试验,北斗频率工作者终于摸索出一套新的信号体制理论,得到了绝大部分国际专家的认同。

在此期间,中国频率工作者一次次主动前往欧盟,与之协商频率合作问题,终于达成了双方共用这一频率的初步协议。对方提出,中国要把频率计算结果交给他们。中国代表为表达合作诚意,同意了,同时也要求对方把频率计算结果交给我方。只是不知何故,对方迟迟没有提交计算结果。

欧盟代表团仔细研究北斗频率计算结果后,发现无懈可击。加之北斗卫星导航系统全球组网将很快展开,在此形势下,他们再次邀请中国频率工作代表团于2015年元月前往欧盟,继续协商频率问题。

双方围着谈判桌一坐下,欧盟代表团团长便就频率计算结果一直没有提交给中方一事表达歉意,并解释说:“我们之所以没能把计算结果交给你们,是我们的卫星出问题了。”

中方代表们一笑而过。

欧盟代表团终于同意中国制定的频率使用规则,但附加了一个条件,伽利略系统组网卫星数量从24颗增加到35颗。中国代表团通过深入分析验证,认为欧盟这一要求不会给北斗系统带来实质性影响,原则上同意了。双方商定,协议文件由中方起草。

协议完成草稿,双方又经多次讨论、反复修改,正式形成协议文件。协议完全体现公平、公正、合理原则。欧盟代表团正式从法理上接受了中国提出的频率共用理念,同意在国际电联框架下完成卫星导航频率的协调工作。同时,经中国代表团提议,双方将就S频率使用问题继续展开洽谈与合作,并正式写入协议条款。

在商量协议签字地点时,中方代表团提出:“过去协商,我们大多来欧洲谈,这次签字仪式,就请你们到中国做客吧。”

欧盟代表团欣然应邀:“好,我们去中国北京,故地重游。”

双方代表团团长郑重地在协议上签上各自的名字,中欧卫星导航系统就L频率长达8年之久的协调工作圆满结束。

中国北斗、欧盟伽利略在频率问题上的密切合作,创造了“只能容下一个人的小房子容下了两个人”的科学奇迹,堪称世界重大科技工程领域合作共赢的典范。

作者简介:

龚盛辉,1959年3月生于湖南江永,中国作家协会会员、湖南省报告文学学会副会长。1994年开始文学创作,创作出版《铸剑》《决战崛起》《中国北斗》等长篇报告文学8部,长篇小说1部,中篇小说9篇。曾获中宣部“五个一工程奖”、中华优秀出版物奖等多种奖项。

责任编辑/魏建军

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